长期以来，科技界一直在梦想能够从头到尾地发明一种新材料，从而选择将哪些原子运用于对感兴趣的特性进行工程设计的位置。

科学家现在创造了一种新技术，能够将电子模式“素描”到可编程的量子材料中，如铝酸镧/钛酸锶或（LAO / STO）。使用这种方法，可以创建具有与电子之间的间距相当的特征尺寸的量子装置，甚至可以以极高的精度使电子“穿越”人造晶格。如图所示电子束“素描” LaAlO3 / SrTiO3界面处的量子点。

为了开发这种能力，研究人员重新设计了电子束光刻设备，该设备通常用于通过将硬化层的抗蚀剂暴露在掩模中来创建纳米结构，从而随后添加或去除材料层。使用超低压电子束对LaAIO3 / SrTiO3金属-绝缘体的转变进行纳米级光刻控制。

该研究结果论文发表在最新的《应用物理快报》上。该研究由凝聚态物理杰出教授、匹兹堡量子研究所所长Jeremy Levy领导。论文第一作者杨登玉（Dengyu Yang）为匹兹堡大学研究生，论文作者中还包括其他五名中国学者。

该研究没有将仪器以通常的20,000伏特操作，而是降低到只有几百伏特，电子无法穿透其氧化物材料的表面，而是没有任何抗蚀剂，而是催化了表面反应，使LAO表面带正电，并且LAO / STO接口局部导电。与基于原子力显微镜的光刻相比，电子束的写入速度快了10,000倍，而不会失去空间分辨率或重新编程的能力。此外，研究还表明，当与其他2D层（例如石墨烯）集成时，该技术可以对LAO / STO接口进行编程。

杨将该技术与“用钢笔在画布上成像素描”进行比喻。她说：“在这种情况下，画布是LAO / STO，“笔”是电子束。这种强大的功能使我们能够参与更复杂的结构并将设备从一维扩展到二维。这一发现可能对量子传输和量子模拟领域产生影响。

“我们对使用这种技术对以这种技术编写的人工原子阵列为基础，以编程方式创建二维电子材料新族非常感兴趣。我们小组最近在《科学进展》上发表了一篇论文，论证了一维量子模拟的思想使用AFM方法的设备。基于EBL的新技术将使我们能够在二维上执行量子仿真。”

参考：Nanoscale control of LaAIO3/SrTiO3metal-insulator transition using ultra-low-voltage electron-beam lithography,Applied Physics Letters(2020).